Bioenergiaa metsistä Tutkimus- ja kehittämisohjelman keskeiset tulokset Metlan työraportteja 289: 135 141 15 Taimikonhoito ja harvennusbiomassan tuottaminen kuusen taimikossa Pentti Niemistö Tiivistelmä Istutettu kuusentaimikko kannattaa perata ennen kuin kasvatettavien taimien keskipituus ohittaa 2,5 metrin rajan. Näin todettiin kannonnostoaloille 1 vuotta sitten istutetuissa taimikoissa. Täysperkaus voidaan tehdä jo metrin korkuisessa kuusentaimikossa, eikä uudistusalalle sen jälkeen kehittyvä lehtipuusto enää ohita kuusia. Perkausta ei tästä kannata paljon lykätä, ettei lehtipuusto vankistu ja raivaus tule turhan takia kalliimmaksi. Sen sijaan reikäperkaus tai myöhempään energiapuuharvennukseen tähtäävä taimikonhoito tiheyteen 4 5 kpl/ha kannattaa tehdä silloin, kun kasvatettavien kuusten pituus on 2 2,5 metriä. Tarkkana pitää olla, koska etukasvuinen lehtipuusto alkaa tämän jälkeen haitatta kuusten kasvua perkaamattomilla aloilla. Toisaalta osittainen perkaus on liian aikaista metrin korkuisessa taimikossa. Kuusten kanssa samanmittaiset lehtipuut karkaavat vielä istutuskuusten edelle ja tarvitaan toinen perkaus. Abstract In this study the early stand management (early cleaning) was examined in 1-year old spruce plantations established on stump-harvested areas. The need of early cleaning was obvious before stands reached height of 2.5 metres. Early cleaning with removing broadleaved trees totally can be made when the stand height is about one metre because the sprouts from hardwood stumps (after early cleaning) will not catch up the spruce saplings. Delaying the early cleaning causes only more costly cleaning operation. If early cleaning is done as spot cleaning (removing only broadleaved trees near the spruce) or 2-3 conifers and broadleaved trees (as future energywood) are left among the spruce trees the early stand management should be done later ( at stand height 2 to 2,5 metres). There is a risk that broadleaved trees taller than planted spruce trees will decrease the height growth of spruce saplings when delaying young stand management. On the other hand if the early stand management for energy wood stand (or as point cleaning) is done when the spruce seedlings are one metre tall, the broadleaved trees with the same height will be overgrown as compared to the spruce saplings during the next few years and a second young stand operation is needed. 135
15.1 Johdanto Kannonostoalueet ovat uudenlaisia metsänuudistamisaloja, joille syntyvien puustojen kehitystä ja käsittelytarvetta ei vielä tunneta. Niitä pidetään otollisina kohteita yhdistettyyn energia- ja ainespuun kasvatukseen. Useimmiten niille istutetaan kuusen taimia, joiden uskotaan menestyvän hyvin ja lisäksi uudistusalalle oletetaan syntyvän runsaasti ja tasaisesti lehtipuustoa. Kannonnostoalueiden varhaisperkauksen ajankohta ja toteutustapa on tärkeä tutkimusaihe, vaikka energiapuun talteenottoa ei ensiharvennusvaiheeseen suunniteltaisikaan. Perkauksen viivästyminen voi hidastaa kuusten kasvua ja lisätä kustannuksia. Toisaalta uusintakäsittelyn tarve aiheuttaa merkittävän lisäkustannuksen. Nuoria kuusikoita ei pidetä ensisijaisina energiapuun kasvatuskohteina, koska pelätään taloudellisia tappioita kuusen kasvatuksessa. Kuusen mahdollista kasvun hidastumista ja arvokkaan kuusiainespuun tuotoksen alentumista onkin varottava. Toisaalta kasvupaikat ovat useimmiten viljavia, joten myös energiapuun tuotospotentiaali on korkea. 15.2 Aineisto ja menetelmät Tutkimuksessa verrataan kannonnostoaloille istutettujen kuusitaimikoiden erilaisia varhaisperkaustapoja. Tutkittavana ovat sekä perinteiseen ainespuuensiharvennukseen tähtäävä täysperkaus ja reikäperkaus että ensiharvennusta aikaisemmin tehtävään energiapuuharvennukseen tähtäävä energiapuukasvatus. Jälkimmäinen voi myös vähentää taimikonhoidon kustannuksia. Kontrollina on kokonaan perkaamaton taimikko. Tutkimuksessa selvitetään, miten perkaustapa vaikuttaa kuusten kehitykseen ja olisiko mahdollista selvitä pelkällä varhaisperkauksella energiapuu- tai ainespuuharvennukseen saakka. Lisäksi tutkitaan paljonko eri puulajien luontaisia taimia ja vesoja kannonostoalueelle syntyy ennen varhaisperkausta ja perkauksen jälkeen. Tulosten perusteella arvioidaan toisen perkauskerran tarvetta ja ajankohtaa. Nyt mittaustietoa puustojen kehityksestä on käytettävissä 4 kasvukaudelta perkauksen jälkeen ja kaikkiaan 1 vuoden ajalta kuusen istutuksesta. Tutkimuskoealat perustettiin Metlan ja UPM-Kymmene Metsän yhteistyönä kannonostoaloille yhtiön mailla Juupajoen Hyytiälässä ja Lylyssä sekä Uuraisilla. Alueet oli istutettu kuuselle vuonna 21. Kolmelle kannonnostoalalle rajattiin mahdollisimman homogeeniselle alueelle neljän koealan yhdistelmä syksyllä 26. Kuusten keskipituus oli tuolloin 1, 1,2 metriä. Perkauskäsittelyt arvottiin 3 3 m koeruuduille, joiden keskelle sijoitettiin varsinainen koeala, jolta mittaukset tehtiin. Vertailtavat käsittelyt olivat: 1. Täysperkaus = totaalinen perkaus säästäen viljellyt ja luontaisesti syntyneet havupuut. 2. Reikäperkaus = perkaus viljeltyjen kuusen taimien ympäriltä noin 1 metrin säteellä. Noin 1 8 reikää/ha. 3. Energiapuukasvatus, jossa jätetään 4 5 puuta hehtaarille. Viljeltyjen kuusten lisäksi jätetään mahdollisimman paljon kasvatuskelpoisia, luontaisesti syntyneitä havupuita (kuusta tai mäntyä). Tarvittaessa jätetään rauduskoivua. Muut kasvatettavat puut eivät saa ylittää pituudessa viljelykuusten valtapituutta. 4. Ei perkausta = käsittelemätön kontrolli. 136
Perkauksen jälkeen syksyllä 26 määritettiin 1 metrin säteisiltä ympyröiltä kaikkien yli,5 metrin pituisten puiden puulaji, syntytapa ja pituus (cm). Tiheäksi jäänyt lehtipuusto mitattiin kuitenkin pienemmältä, 4 metrin säteiseltä ympyrältä. Kasvukoepuiksi valittiin koealoittain joka n:s puu menetelmällä 1 kuusta ja 1 koivua. Kuusikoepuista mitattiin pituuskasvu neljältä edeltävältä kasvukaudelta 23 26 ja koivuista vuosilta 25 26. Kasvukauden 21 jälkeen mitattiin uudelleen samat koealat ja koepuut kuten aikaisemminkin. Mittaukseen lisättiin rinnankorkeusläpimitta (mm) kaikista yli 1,3-metrisistä taimista. Lisäksi pieniltä ympyröiltä laskettiin kaikkien 2 129 cm pituisten puiden lukumäärä. Näin saatiin arvioitua myös koealoille edellisen mittauksen jälkeen ilmestyneiden puiden määrä. 15.3 Tulokset 15.3.1 Taimikon tiheys perkauksessa Kuusentaimien määrä oli yleensä 1 6 2 kpl/ha ja lisäksi yli,5 metrin pituisia mäntyjä oli 3 7 kpl/ha (taulukko 15.1). Perkaamattomassa taimikossa koivuja oli koemetsiköstä riippuen 1 3 kpl/ha ja muuta lehtipuita vastaavasti 6 13 kpl/ha, keskimäärin vähän enemmän kuin edellä olevassa Saksan (211) tutkimuksessa. Energiapuuperkauksessa kuusten lisäksi jäi kasvamaan 3 1 6 mäntyä/ha ja 1 2 5 koivua/ha. Reikäperkauksessa kasvamaan jäävien lehtipuiden määrä vaihteli suuresti: Juupajoella 8 17 kpl/ha mutta Uuraisilla vain reilut 3 kpl/ha. Taulukko 15.1. Yli,5 m pituisen peruspuuston runkoluku perkauksen jälkeen syksyllä 26, kpl/ha. Kuusi Mänty Raudus Hies Muu lehtipuu Yhteensä Juupajoki:Hyytiälä Täysperkaus 1 6 4 2 Energiapuukasvatus 2 5 6 95 1 4 2 5 2 Reikäperkaus 2 35 4 8 6 15 6 19 3 Ei perkausta 1 8 1 4 2 4 9 6 3 2 9 Juupajoki: Lyly Täysperkaus 1 98 67 2 65 Energiapuukasvatus 1 8 1 2 45 45 2 4 1 Reikäperkaus 1 56 13 2 2 5 76 9 65 Ei perkausta 1 8 1 4 9 1 4 13 3 26 Uurainen: Täysperkaus 2 1 19 2 2 49 Energiapuukasvatus 1 97 29 2 48 46 2 5 4 Reikäperkaus 2 77 3 2 1 8 1 2 6 Ei perkausta 2 32 2 1 1 54 12 54 45 5 15.3.2 Perkaustavan vaikutus taimikon kehitykseen Perkauksessa kasvamaan jätettyä puustoa tarkasteltiin puulajeittain syksyllä 21, neljä kasvukautta perkauksen jälkeen. Kuusten keskipituus vaihteli koko aineistossa välillä 2,4 3, metriä. Korkein se oli reikäperkauksessa ja energiapuukasvatuksessa (taulukko 15.2), mutta käsittelyjen väliset erot eivät olleet tilastollisesti merkitseviä. 137
Taulukko 15.2. Perkaustavan vaikutus kasvamaan jääneiden taimien (>,5 m) pituuteen, läpimittaan ja solakkuuteen neljä kasvukautta perkauksen jälkeen. Samalla kirjaimella puulajeittain merkityt keskiarvot eivät poikkea merkitsevästi toisistaan 5 % riskillä. Keskipituus Keskihajonta Keskiläpimitta Keskihajonta Solakkuus: Keskihajonta m cm* pituus/läpimitta* Kuuset Täysperkaus 2,66a,77 2,6a 1, 1,19a,34 Energiapuukasvatus 2,72a,76 2,5a 1, 1,25ab,4 Reikäperkaus 2,68a,76 2,4ab 1,1 1,29bc,49 Ei perkausta 2,55a,89 2,2b 1, 1,36c,43 Männyt Täysperkaus 2,37n,61 2,7n 1,4 1,1n,35 Energiapuukasvatus 2,1o,44 1,9o,9 1,28no,4 Reikäperkaus 2,3op,44 1,4o,9 1,6op,78 Ei perkausta 1,77p,86 1,7o 1,4 1,81q 1,18 Koivut Energiapuukasvatus 3,42t,74 2,t,9 1,92t,76 Reikäperkaus 2,87u,99 1,4u 1, 3,7u 1,53 Ei perkausta 2,69u 1,11 1,2u,9 3,58u 2,5 Muut lehtipuut Reikäperkaus 2,9x,53,8x,7 3,49x 1,63 Ei perkausta 1,95x,62,8x,6 3,44x 1,59 * yli 1,3 m pituiset taimet Sen sijaan kuusten keskiläpimitta oli täysperkauksessa ja energiapuuperkauksessa suurempi kuin perkaamattomassa taimikossa. Kuusten solakkuudessa perkaustavan vaikutus näkyi vielä selvemmin. Kuuset olivat siis yhtä pitkiä, mutta sitä vankempia, mitä voimakkaampi oli perkauskäsittely. Mäntyjä oli koealoille jäänyt vaihteleva määrä (taulukko 15.1). Tästä johtuen perkaustavan vaikutus jää epävarmaksi. Mittausten mukaan männyt olivat pisimpiä ja vankimpia täysperatuilla aloilla ja lyhyimpiä ja hennoimpia perkaamattomilla aloilla. Energiapuuperkauksessa jätettiin 1 3 korkeintaan kuusen valtataimien pituista koivua hehtaarille. Nämä koivut olivat selvästi pitempiä ja vankempia kuin reikäperatuilla tai perkaamattomilla koealoilla kasvavat koivut keskimäärin. Neljässä vuodessa ne olivat kasvaneet keskimäärin 7 cm kasvatettavia kuusia pitemmiksi. Etenkin sekapuulajeilla runkolukujen erot vaikuttavat keskiarvoihin, joten perkaustavan vaikutusta tarkasteltiin myös hehtaaria kohti laskettujen 1 5 suurimman havupuun ja 1 5 suurimman lehtipuun perusteella (kuva 15.1). Energiapuukasvatuksessa ja reikäperkauksessa suurimmat lehtipuut eivät ole vielä kasvaneet kovin paljon havupuita pitemmiksi. Sen sijaan perkaamattomilla koealoilla suurimmat lehtipuut olivat kymmenentenä kasvukautena 1,5-2 metriä havupuita pitempiä mutta eivät juurikaan niitä paksumpia rinnankorkeudelta. Poikkeuksena oli reikäperkaus Uuraisissa, jossa lehtipuuston kehitys on hidasta. 138
5 4 3 2 1 Keskipituus 21, m Keskiläpimitta 21, cm (yli 1.3 metriset taimet) 4, 3,5 3, 2,5 2, 1,5 1, a a a a no o o n x y y z,5 a a ab b n o no x x y, Kuuset Männyt Koivut Kuuset Männyt Koivut 2,5 2, 1,5 Taimien solakkuus, pituus, m/d 1.3, cm, 21 Täysperkaus Energiapuukasvatus Reikäperkaus Ei perkausta 1,,5, a ab b c n o o o x x Kuuset Männyt Koivut y Kuva 15.1. Perkaustavan vaikutus suurimpien taimien (1 5 suurinta havupuuta/ha + 1 5 suurinta lehtipuuta/ha) kesipituuteen, keskiläpimittaan ja solakkuuteen 4 kasvukautta perkauksen jälkeen. Samalla kirjaimella puulajeittain merkityt keskiarvot eivät poikkea merkitsevästi toisistaan 5 % riskillä. 15.3.3 Kuusten pituuskasvu Kuusen kasvukoepuiden vuotuinen pituuskasvu mitattiin kasvukausille 23 21 (kuva 15.2). Alussa, pian istutuksen jälkeen keskimääräinen pituuskasvu on ollut 1 2 cm vuodessa, perkausvaiheessa 3 4 cm/v ja vuonna 21 jo 5 6 cm/v (keskihajonta noin 2 cm/v). Pituuskasvun kehitys vastasi hyvin laikkumätästysaloille aikaisemmin tehtyä pituuskasvumallia (Saksa ym. 25). Kuusten pituuskasvu on kiihtynyt koko jakson ajan lukuun ottamatta perkauksen jälkeistä kasvukautta 27, jolloin pituuskasvu aleni selvästi. Syynä voi olla selvästi aikaisempia viileämpi kasvukausi. Perkaus ei ole syynä pituuskasvun alentumiseen, koska kasvu aleni tällöin myös perkaamattomassa taimikossa. Mittausvirheen mahdollisuus selvitettiin, koska vuonna 21 tehdystä pituuskasvuhavainnoista vuosi 27 oli vanhin ja siksi ehkä vaikeimmin määritettävä. Kuusten neljän vuoden kasvujen summa vastasi kuitenkin vuosien 26 ja 21 pituuksien erotusta siten, ettei kasvumittauksessa ollut systemaattista virhettä. cm/v 7 6 5 4 3 2 1 Hyytiälä Täysperkaus Energiapuukasvatus Reikäperkaus Ei perkausta 23 24 25 26 27 28 29 21 cm/v Lyly 7 6 5 4 3 2 1 23 24 25 26 27 28 29 21 cm/v 7 6 5 4 3 2 1 Uurainen 23 24 25 26 27 28 29 21 Kuva 15.2. Kuusen kasvukoepuiden vuotuinen pituuskasvu perkaustavoittain kannonnostoaloilla. Perkaus tehtiin syksyllä 26. 139
Perkauksen vaikutusta kuusikoepuiden pituuskasvuun tutkittiin kovarianssianalyysillä. Kovarianttina käytettiin puun pituutta heti perkauksen jälkeen. Metsikkö ja kovariantti olivat merkitsevät selittäjät, mutta perkaustapa ei. Kasvukausina 27 21 kuusikoepuiden pituuskasvu oli korkein energiapuukasvatuksessa, keskimäärin 42 cm vuodessa. Ero reikäperkauksessa ja perkaamattomassa taimikossa mitattuun pituuskasvuun (37 cm vuodessa) oli merkitsevä 11 % riskillä. Hyytiälän kokeessa kuusten kasvu näyttää taantuneen perkaamattomalla koealalla, mikä näkyy myös kaikkien kuusten pituudessa, joka oli 15 3 cm pienempi kuin muilla koealoilla. 15.3.4 Perkauksen jälkeen syntynyt puusto Perkauksen jälkeen koealoille on syntynyt ja kasvanut uutta puustoa, enimmäkseen siemen- ja vesasyntyisiä lehtipuita. Lisäys johtuu osittain myös siitä, että syksyllä 21 otettiin huomioon kaikki yli 2 cm korkuiset taimet, kun raja neljä vuotta aikaisemmin oli 5 cm. Uusia havupuita on peratuilla koealoilla 1 2 2 kpl/ha, perkaamattomilla koealoilla vähemmän (taulukko 15.3). Myös uutta lehtipuustoa on ilmestynyt perkaamattomille koealoille vähiten. Eniten uusia yli 1,3 metrin pituisia koivuja on ilmestynyt energiapuukasvatus- ja täysperkausruuduille, 8 1 kpl/ha. Poikkeuksena oli täysperkaus Hyytiälässä, jossa uutta puustoa oli hyvin vähän, josta herää epäilys, että vesakkoa olisi perattu toiseen kertaan. Pientä, alle 1,3 metrin pituista uutta puustoa oli peratuilla koealoilla 16 26 kpl/ha. Taulukko 15.3. Peruspuuston (vrt. taulukko 15.1) lisäksi koealoilta syksyllä 21 mitattu pituudeltaan yli,2-metrinen lisäpuusto, kpl/ha. Kuusi Mänty Raudus >1.3m Hies >1.3m Muu lehtipuu >1.3m Pienpuusto,2 1,3 m Yhteensä Täysperkaus 17 1 5 3 1 7 16 5 27 Energiapuukasvatus 13 1 35 7 3 4 7 26 42 Reikäperkaus 73 1 15 2 5 1 1 2 23 23 Perkaamaton 7 6 5 5 1 11 15.4 Tulosten tarkastelu Perkaustapa ei ollut vaikuttanut istutettujen kuusentaimien pituuskehitykseen neljän ensimmäisen kasvukauden kuluessa perkauksesta, mutta kuuset ovat sitä vankempia, mitä voimakkaampi perkauskäsittely oli ja hennoimpia perkaamattomassa taimikossa. Yhdessä kolmesta koemetsiköstä perkaamattomuus jo alensi kuusten pituuskasvua, mutta pääasiassa perkaustavan vaikutus pituuskehitykseen tullee näkyviin vasta myöhemmin. Kymmenen vuotta istutuksen jälkeen kuusten keskipituus oli 2,65 metriä ja keskiläpimitta oli täysperkauksessa 2,6 cm, reikäperkauksessa 2,4 cm ja perkaamattomassa taimikossa 2,2 cm. Perkaamattomassa taimikossa suuri lehtipuusto, lähinnä koivut, ovat keskimäärin 1,5 metriä kuusen latvojen yläpuolella. Näyttää siltä, että lehtipuuston perkaus kannonnostoaloilla on syytä tehdä viimeistään noin 2 metrin korkuisessa kuusen taimikossa. Kymmenen vuotta istutuksesta on liian myöhäinen vaihe. Täysperkauksen ja energiapuuperkauksen jälkeen on neljässä vuodessa hehtaarille noussut 5 18 koivua ja 2 5 9 muuta lehtipuuta, joiden pituus on yli 1,3 metriä. Täysperkauksen jälkeen ilmestyneet 1 5 suurinta lehtipuuta ovat lähes metrin kuusia lyhyempiä, joten ne eivät enää uhkaa kuusten kehitystä. Metrin pituisessa kuusentaimikossa tehty täysperkaus näyttäisi riittävän taimikon ainoaksi perkauskerraksi. 14
Energiapuuperkauksessa jätetyt, korkeintaan suurimpien kuusten kokoiset lehtipuut ovat kasvaneet,5,8 metriä kuusten latvojen yläpuolelle, joten ne saattavat vielä nousta haittaamaan kuusten kehitystä ennen energiapuun korjuuta (kuusten valtapituus 8 12 metriä). Energiapuukasvatukseen tähtäävä varhaisperkaus kannattaisi ilmeisesti tehdä siinä vaiheessa, kun kuuset ovat 1,5 2 metrin pituisia. Tällöin istutuskuusten pituinen lehtipuusto ei enää karkaisi kuusten edelle energiapuuharvennukseen mennessä. Reikäperkaukseen voidaan antaa sama ohje ja siinä kannattaisi ilmeisesti poistaa myös pisimmät lehtipuut (erityisesti vesasyntyiset), vaikka ne eivät välittömästi varjostaisi viljelykuusia. Kirjallisuus Saksa, T., Heiskanen, J., Miina, J., Tuomola, J. & Kolström, T. 25. Multilevel modelling of height growth in young Norway spruce plantations in southern Finland. Silva Fennica 39(1): 143-153. 141